Θερμοκρασιακές ενδείξεις για το Big Bang

Από σελίδα του MSNBC 20 Δεκεμβρίου 2000

Στην παραπάνω φωτογραφία, που εικονίζει την ακτινοβολία υποβάθρου, η κόκκινη ταινία στο μέσον αναπαριστά τον γαλαξία μας, τον Milky Way.

Μία νέα έρευνα πολύ μακρυνών αντικειμένων, των quasar, παρέχει ενδείξεις πως το σύμπαν ήταν πολύ θερμότερο από σήμερα, αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όπως ακριβώς προβλέπει το «σενάριο» της Μεγάλης Έκρηξης και έτσι ενισχύεται ακόμη περισσότερο η ιδέα της επικρατούσας θεωρίας της μοντέρνας κοσμολογίας για την αρχή του Σύμπαντος, το γνωστό Big Bang. Ερευνητές αστρονόμοι μελέτησαν φως από ένα μακρινό quasar που διαπέρασε ένα επίσης μακρινό (και άρα παλαιό νέφος αερίων) και μπόρεσαν έτσι να προσδιορίσουν τη μέση θερμοκρασία του όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόνο τριών δισεκατομμυρίων ετών, και τη βρήκαν πιο υψηλότερη σε σχέση με σήμερα, επιβεβαιώνοντας ότι το αρχαίο Σύμπαν ήταν πιο θερμό.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι είναι πλέον πεπεισμένοι για την ορθότητα της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης, σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν στο απώτερο παρελθόν του ήταν πολύ πιο συμπυκνωμένο με αποτέλεσμα να είναι πολύ πιο θερμό από ό,τι σήμερα.

Αν η κολοσσιαία πύρινη μπάλα γνωστή σαν Big Bang πράγματι μάρκαρε τη γέννηση του σύμπαντος, τότε το Σύμπαν στο απώτερο παρελθόν του ήταν πολύ πιο συμπυκνωμένο με αποτέλεσμα να είναι πολύ πιο θερμό από ό,τι σήμερα.
Η θεωρία του Big Bang υποστηρίζεται από την ανακάλυψη που έκανε ο Αμερικανός αστρονόμος Edwin Hubble τη δεκαετία του '20 ότι το Σύμπαν διαστέλλεται και οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο με μεγάλες ταχύτητες.
Το 1964, οι αστρονόμοι βρήκαν να υπάρχει μια "ακτινοβολία υποβάθρου" σε όλο το σύμπαν, μια ακτινοβολία κατάλοιπο της μεγάλης έκρηξης. Οπως το αέριο του Βig Bang διαστελλόταν πριν από 12 έως 15 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, συνεχώς ψυχόταν και σήμερα φτάνει στην θερμοκρασία των 2.726 βαθμών Kelvin.   Αυτή η ακτινοβολία θεωρείται από τις σημαντικότερες επιβεβαιώσεις αυτής της θεωρίας. Γιατί σύμφωνα με το standard μοντέλο που ακολουθούν οι αστρονόμοι, η ακτινοβολία υποβάθρου θα πρέπει να ήταν πιο θερμή στο αρχαίο Σύμπαν, δηλαδή η μέση θερμοκρασία της να είναι πιο υψηλή.

O Raghunathan Srianand του Inter University Center για την Αστρονομία και την Αστροφυσική στο Pune της Ινδίας και οι συνεργάτες του αυτό έκαναν. Μελέτησαν το φως από ένα απόμακρο κβάζαρ, ένα από τα φωτεινότερα αντικείμενα στον κόσμο.
Για να είναι ακριβέστερες οι μετρήσεις, μελέτησαν πραγματικά το φως του κβάζαρ καθώς πέρασε μέσω ενός αρχαίου νέφους αερίου και σκόνης όταν ο κόσμος ήταν μόνο περίπου 3 δισεκατομμύριο έτη.

Τα αποτελέσματα δείχνουν λοιπόν ότι η κοσμική θερμοκρασία ακτινοβολίας υποβάθρου γύρω από τα νέφη πρέπει να είναι μεταξύ 6 και 14 βαθμών της κλίμακας Kelvin.
"Η μέτρηση  μας καταδεικνύει για πρώτη φορά ότι η κοσμική ακτινοβολία υπάρχει από τις αρχές των χρόνων γέννησης του Σύμπαντος και έχει μια υψηλότερη θερμοκρασία από σήμερα," δήλωσαν οι ερευνητές που υπέβαλαν έκθεση για αυτό το ζήτημα στο φημισμένο περιοδικό Nature.

Η τιμή είναι σύμφωνη με μια ακρίβεια των 9 βαθμών Kelvin, που προβλέπει η θεωρία Big Bang, να είναι η θερμοκρασία κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου στη θέση του νέφους, την εποχή εκείνη που πέρασε το φως του quasar , είπε ο John Bahcall του ιδρύματος Princeton University’s για τη προηγμένη μελέτη.  
"Αυτή είναι τρεις φορές υψηλότερη από τη θερμοκρασία υποβάθρου κοντά τη γη (2,73 βαθμοί Kelvin), ως ανεμένετο."  
Οι ερευνητές  μελέτησαν και το ορατό και υπεριώδες φως από το quasar, χρησιμοποιώντας το   Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο Paranal στη Χιλή (ESO). Το φως απορροφήθηκε από τα άτομα του άνθρακα και τα μόρια υδρογόνου.
Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου θέρμανε τα άτομα και τα μόρια στο νέφος με έναν τρόπο που επιτρέπει να βρεθεί κατ' εκτίμηση η θερμοκρασία του αερίου.

Ο  Bahcall είπε ότι η ομάδα του ήταν τυχερή για να βρεί ένα διαστημικό νέφος με τις σωστές ενδείξεις. Τα υψηλής-ισχύος τηλεσκόπια, είπε, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον στην αναζήτηση περισσότερων τέτοιων νέφων στα διαφορετικά μέρη του σύμπαντος, ελέγχοντας ενδεχομένως το Big Bang στα επόμενα έτη.

Για την ώρα, η εκρηκτικότερη θεωρία πάντα έχει επιζήσει μιας κρίσιμης δοκιμής, δήλωσε ο Bahcall.